JPH06110831A - データ転送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シリアルバスを介して通信モジュール間でデー
タのパケット転送を行うデータ転送装置に関し、シリア
ル転送のバス幅と同じ信号線数とクロック速度であって
も、より高速の転送能力が得られるようにする。 【構成】複数の通信モジュール１０をモジュールの数分
の一対のシリアル信号線を備えたシリアルバス１２を介
して接続する。シリアルバス１８に対しては各通信モジ
ュール１０ごとにマルチプレクサ１８が設けられ、シリ
アルバス１２の中の自己に割当られた送信用のシリアル
信号線を除く他のシリアル信号線のいずれか１つを受信
回線として通信モジュール１０に選択的に接続可能とす
る。シリアルバス１２を用いたモジュール選択は、バス
アービタとしての機能をもつシリアルバス制御部１４に
より行われる。シリアルバス制御部１４は、通信モジュ
ール１０からの送信要求を受けると、他の送信要求との
競合を調整した後に送信元と送信先のモジュール間のシ
リアル通信回線を形成するように送信元及び送信先に設
けた各マルチプレクサを選択制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリアルバスを介して
通信モジュール間でデータのパケット転送を行うデータ
転送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、共有バスを用いたデータ処理装置
にあっては、複数のモジュールがデータバスを共用する
ので、共用バスのデータ転送能力がシステムの能力を決
める。このような共用バスとしては、一般に並列バスが
使用され、例えばパラレル信号線３２本を用いた４バイ
ト幅の共用バスが使用されており、クロック周波数を例
えば１００ｎｓとすると、４０ＭＢ／ｓのバス転送能力
が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のパラレル転送を行う共用バスにあっては、デ
ータ幅を増加したりクロックを早くすることで転送能力
を高めることができるが、このような転送能力には物理
的な限界が発生し、システム能力が頭打ちになるといっ
た問題があった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、シリアル転送のバス幅と同じ信号線
数とクロック速度であっても、より高速の転送能力を得
ることのできるデータ転送装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図１に示すように、本発明のデータ転送装置
は、複数の通信モジュール１０をモジュールの数分のシ
リアル回線を備えたシリアルバス１２を介して接続す
る。シリアルバス１８に対しては各通信モジュール１０
ごとにマルチプレクサ１８が設けられ、シリアルバス１
２の中の自己に割当られた送信用のシリアル回線を除く
他のシリアル回線のいずれか１つを受信回線として通信
モジュール１０に選択的に接続可能とする。

【０００６】シリアルバス１２を用いたモジュール選択
は、バスアービタとしての機能をもつシリアルバス制御
部１４により行われる。シリアルバス制御部１４は、通
信モジュール１０からの送信要求を受けると、他の送信
要求との競合を調整した後に送信元と送信先のモジュー
ル間のシリアル通信回線を形成するように送信元及び送
信先に設けた各マルチプレクサを選択制御する。

【０００７】

【作用】このような構成を備えた本発明のデータ転送装
置によれば、シリアル転送は送信データを並直変換し、
また受信データを直並変換するための処理オーバーヘッ
ドがあるが、信号線が一方向あたり２本で済み、従っ
て、各モジュール毎に送信信号線を専用とし、受信時に
相手を選択することにより、（モジュール数）×２の信
号線があればシリアル転送路の能力最大までを各送受信
モジュールで使用することができる。

【０００８】例えば、シリアル信号線を３２本使用した
４バイト幅でクロックが１００ｎｓのシリアルバスでの
バス転送能力は４０ＭＢ／ｓであるのに対し、本発明に
あっては、同じ３２本の信号線につき２本で１回線とし
てシリアル信号線を１６回線分とすると、現在のＬＳＩ
技術でも１回線あたり１０ＭＢ／ｓは可能であり、この
ため１６０ＭＢ／ｓの転送能力を得ることができる。

【０００９】

【実施例】図２は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図２において、１０−１〜１０−５は通信モ
ジュールであり、計算機システム内のプロセッサモジュ
ール等の適宜のデータ処理装置で構成される。通信モジ
ュール１０−１〜１０−５はシリアルバス１２を介して
パケット転送方式によりデータのやり取りを行うことが
できる。シリアルバス１２は通信モジュールの台数をＮ
とすると、２本の信号線で１回線とした場合、１，２，
・・・Ｎで示すＮ回線設けられる。ここで５台の通信モ
ジュール１０−１〜１０−５を設けていることからＮ＝
５回線となる。

【００１０】シリアルバス１２に対してはバス制御部と
して動作するバスアービタ１４が設けられ、各通信モジ
ュール毎にマルチプレクサ１８−１〜１８−５を設けて
いる。通信モジュール１０−１〜１０−５はアビータイ
ンタフェース１６−１〜１６−５によりバスアービタ１
４とのやり取りを行う。通信モジュール１０−１〜１０
−５の詳細は、例えば通信モジュール１０−１を例にと
ると、ＭＰＵ２０，システムストレージ（ＣＳ）２２，
データバッファ２４及び上位インタフェースに対するイ
ンタフェース制御部２６を備える。また、バス制御部２
８にはデータバッファ２４からのデータ送信のため、パ
ケットバッファ３０，並直変換部３２及び送信部３４が
設けられる。

【００１１】またシリアルバス１２からの受信のため受
信器３６，直並変換部３８，パケットバッファ４０が設
けられる。更にタイミング制御部（ＣＴＬ）４２が設け
られ、バスアービタ１４との間でアービタインタフェー
ス１６−１を介してバス制御の連携をとっている。マル
チプレクサ１８−１〜１８−５には各通信モジュールの
送信側のシリアル回線を除く他のシリアル回線が入力接
続され、バスアービタ１４からの制御信号でいずれか１
つのシリアル回線を選択して受信器３６に接続する。例
えば、通信モジュール１０−１の場合、送信器３４の出
力は１番のシリアル回線に与えられており、このため残
り２番からＮ番までがマルチプレクサ１８−１に入力接
続されている。この点は通信モジュール１０−２〜１０
−５についても同様である。

【００１２】図３は図２のアービタインタフェース１６
−１〜１６−５でやり取りされる通信モジュール１０−
１〜１０−５のそれぞれとバスアービタ１４との間のイ
ンタフェース信号の説明図である。図３において、番号
１〜６の６つの信号は通信モジュール１０−１，１０−
２からバスアービタ１４に対する信号であり、番号７，
８はバスアービタ１４から通信モジュール１０−１，１
０−２に対する信号である。

【００１３】まず１番の信号は送信要求信号ＲＥＱであ
り、任意の通信モジュールが行った他のモジュールへの
送信要求を表わす。２番の高優先度信号ＰＲＨは緊急通
信を必要とする場合に送信要求信号ＲＥＱと同時に発行
され、バスアービタ１４に高位でのシリアルバス１２よ
り占有を要求する。３番のモジュールアドレスは送信要
求を行った相手先となる送信先モジュールを指定するも
ので、例えば１番の通信モジュール１０−１から５番の
通信モジュール１０−５に送信要求を行ったときのモジ
ュールアドレスＭＡはＭＡ４０として表わされる。

【００１４】４番目のリザーブ信号ＲＳＶは送信先モジ
ュールを固定して連続的にパケット転送を行う場合に発
行され、相手先モジュールを固定的に占有する。５番目
のバッファレディ信号ＢＲＤは送信元モジュールへのレ
ディ応答を示す。６番目のビジィ信号ＢＳＹはシリアル
バス１２が他のモジュールに占有されているときのビジ
ィ応答である。

【００１５】７番目のモジュール許可応答信号ＧＮＴは
送信先モジュールからの許可応答を示す。更に８番目の
ビジィ受信信号ＢＳＹＲは送信先モジュールからのビジ
ィ応答の受信信号を示す。図４は図２の通信モジュール
１０−１〜１０−５間のデータ伝送に用いられるパケッ
トのフォーマット構成を示す。

【００１６】まず図４（ａ）はシリアルバス１２上のパ
ケット転送フォーマットを示したもので、各パケットデ
ータはスタートコードＳ，データ及び誤り訂正コードＣ
ＲＣで構成され、これを１つのデータ単位としてやり取
りを行う。図４（ｂ）はパケットの基本型を示したもの
で、通常データであることを示す標準コードＳに続いて
１２８バイトのデータ領域が設けられ、最後に４バイト
の誤り訂正コードＣＲＣを設けている。

【００１７】図４（ｃ）はテストパケットを示したもの
で、一定時間おきにこのテストパケットを特定の通信モ
ジュールに送ることでバスアービタ１４の状態を診断す
ることができる。このテストパケットは先頭のテストコ
ードＴ、送信元番号であるソース・モジュール番号ｓ、
送信先番号であるディストネーション・モジュール番号
ｄ、更に末尾の誤り訂正コードＣＲＣで構成される。

【００１８】図４（ｃ）は同報パケットであり、ある通
信モジュールから他の全ての通信モジュールに対し一斉
にデータを転送する場合に使用される。この同報パケッ
トは先頭に同報パケットであることを示すブロードキャ
スト・コードＢが設けられ、続いて送信元番号であるソ
ース・モジュール番号ｓが設けられ、任意のデータを格
納することのできるユーザ領域を経て最後に誤り訂正コ
ードＣＲＣを設けている。

【００１９】図４（ｅ）は診断パケットを示したもの
で、図４（ｃ）に示すテストパケットの転送でバスアー
ビタ１４の障害を発見したときにシステム全体を診断モ
ードとし、予め定めた順序に従ってこの診断パケットを
送出する。次に図２のバスアービタ１４によるシリアル
バス１２を介した２つの通信モジュール間でのデータ転
送の詳細を説明する。

【００２０】図５は図２に示した通信モジュール１０−
１から通信モジュール１０−５に対し通信を行った場合
のバスアービタ１４における対応する回路部を取り出し
て示しており、図５にあっては、要求元の通信モジュー
ル１０−１を第１モジュールとし、また相手先の通信モ
ジュール１０−５を第５モジュールとしている。まず、
送信要求を行った第１モジュールに対応して第１モジュ
ール要求応答部４６が示され、第１モジュール要求応答
部４６は要求判別回路５０，リザーブ要求判別回路５
２，モジュール許可応答回路５４及びモジュールモニタ
回路５６を備える。

【００２１】また、送信先の第５モジュールに対応して
第５モジュール選択部４８が設けられ、第５モジュール
選択部４８として高位の優先制御を行う高位ラウンドロ
ビン回路６０、低位の優先制御を行う低位ラウンドロビ
ン回路６２、更にリザーブラッチ回路６４を設けてい
る。今、第１モジュールが第５モジュールにパケットを
送るとき、モジュールアドレスＭＡとしてＭＡ４０によ
り第５モジュールを指定し、リクエストＲＥＱ０及び高
優先度信号ＰＲＨ０を上げる。これらの信号は第１モジ
ュール要求応答部４６の要求判別回路５０に与えられ、
要求信号ＲＥＱ０と高優先度信号ＰＲＨ０の論理積をＡ
ＮＤゲート６６でとってデコーダ６８を起動し、モジュ
ールアドレスＭＡ４０から高位要求信号ＲＱＨ５０を出
力する。

【００２２】デコーダ６８からの高位要求信号ＲＱＨ５
０は高位ラウンドロビン回路６０に与えられ、もし他の
モジュールからの第５モジュールに対する高位要求信号
が同時にあればラウンドロビン法に従った選択を行っ
て、所定のタイミングでモジュール許可応答信号ＧＮＴ
Ｈ５０を発生する。同時に高位ラウンドロビン回路６０
に設けられたＯＲゲート７０よりいずれか１つの高位許
可応答信号が出力されると、共通高位許可応答信号ＧＮ
ＴＨ５が出力される。一度、共通高位許可応答信号ＧＮ
ＴＨ５が発生するとＯＲゲート６５を介し高位ラウンド
ロビン回路６０に抑止がかかり、それ以降の高位リクエ
スト信号ＲＱＨの入力を禁止する。

【００２３】また、共通高位許可応答信号ＧＮＴＨ５は
低位ラウンドロビン回路６２にＯＲゲート７２を介して
与えられ、低位ラウンドロビン回路に対する他のモジュ
ールからの低位要求信号ＲＱＬの入力を禁止する。ここ
で、ラウンドロビン法による優先制御は、あるタイミン
グで同じランクの複数の要求を受け付けて記憶し、その
後に１つずつ許可を出していき、全ての要求に対する許
可を出し終えたところで再び複数の要求を受け付ける。
許可の順番は予め定められている。このため、一度要求
を出せば、最大で２回巡回する時間を待てば必ず許可を
得ることができる。

【００２４】高位ラウンドロビン回路６０で得られた第
５モジュールに対するモジュール許可応答信号ＧＮＴＨ
５０はモジュール許可応答回路５４のＡＮＤゲート７４
に要求判別回路５０のデコーダ６８から出力された高位
要求信号ＲＱＨ５０と共に入力され、両者の論理積が得
られたタイミングでＯＲゲート７６を介して要求を行っ
た第１モジュールへ第５モジュールに対するモジュール
許可応答信号ＧＮＴ０を送出する。

【００２５】モジュール許可応答信号ＧＮＴ０を受け取
った第１モジュール、即ち通信モジュール１０−１は、
自己に割り当てられたシリアルバス１２の中の１番のシ
リアル回線に送信器３４よりパケットデータを送出す
る。また、モジュール５である通信モジュール１０−５
に対応したマルチプレクサ１８−５は、高位ラウンドロ
ビン回路６０からのモジュール許可応答信号ＧＮＴＨ５
０により第１モジュールからのデータのみを受け付ける
ようにシリアルバス１２の１番のシリアル回線を受信器
３６に接続する。

【００２６】尚、マルチプレクサは低位ラウンドロビン
回路６２からの低位許可応答信号ＧＮＴＬがオンした場
合にも高位の場合と同様にしてシリアルバス１２の中の
特定の回線を受信器３６に接続する。一方、第１モジュ
ールから連続してパケットを送りたいときには、要求信
号ＲＥＱ０と同時にリザーブ信号ＲＳＶ０を上げておけ
ばよい。この場合、高優先度信号ＰＲＨ０を上げるかど
うかは必要に応じて定めればよい。高優先度信号ＰＲＨ
０を上げれば高位ラウンドロビン回路６０によるモジュ
ール選択が行われ、挙げなければ低位ラウンドロビン回
路６２によるモジュール選択が行われる。

【００２７】リザーブ信号ＲＳＶ０はリザーブ判別回路
５２に与えられ、モジュール許可応答回路５４より相手
先としての第５モジュールに関するモジュール許可応答
信号ＧＮＴ０との論理積がＡＮＤゲート７８で取り出さ
れ、リザーブ信号ＲＳＶ０をリザーブラッチ回路６４に
出力する。リザーブラッチ回路６４にはリザーブ信号Ｒ
ＳＶ０に対応してＲＳ−ＦＦを用いたラッチ回路８２が
設けられ、ＯＲゲート８０からの高位許可応答信号ＧＮ
ＴＨ５または低位許可応答信号ＧＮＴＬ５のタイミング
でラッチし、ＯＲゲート８６を介してリザーブラッチ信
号ＲＳＶＤ５を発生（オン）する。

【００２８】このリザーブラッチ信号ＲＳＶＤ５はＯＲ
ゲート６４，７２のそれぞれを介して高位ラウンドロビ
ン回路６０及び低位ラウンドロビン回路６２に抑止信号
として与えられており、現在出力している高位及び低位
の許可応答信号ＧＮＴＨまたはＧＮＴＬを維持すること
でモジュール選択状態を固定し、リザーブ信号ＲＳＶ０
が解除されるまでパケットの連続送信ができる。

【００２９】リザーブ信号ＲＳＶによる送信先モジュー
ルのビジィ状態はモジュールモニタ回路５６から出力さ
れるビジィ受信信号ＢＳＲＹ０を見ることで判断でき
る。モジュールモニタ回路５６は 自己のリザーブ信号で相手先モジュールがビジィにあ
ること、 リザーブ要求を出す前に相手先モジュールが他のモジ
ュールからのリザーブ信号でビジィ状態にあること、 の２つを知ることができる。

【００３０】まず、自己のリザーブ信号ＲＳＶ０による
リザーブラッチのビジィ状態については、外部モジュー
ルからのビジィ信号ＢＳＹ５とリザーブ判別回路５２か
らのリザーブ信号ＲＳＶ０との論理積をＡＮＤゲート８
８でとり、更にＯＲゲート９０を介してＡＮＤゲート９
２で高位要求信号ＲＱＨ５０との論理積をとることでビ
ジィ受信信号ＢＳＹＲ０がオンとなってビジィ状態にあ
ることを示す。

【００３１】一方、相手先モジュール５が既に他のモジ
ュールからのリザーブ信号でビジィ状態にあるときに
は、インバータ９６で反転したリザーブ解除状態の信号
とリザーブラッチ回路５４からのリザーブラッチ信号Ｒ
ＳＶＤ５との論理積をＡＮＤゲート９８でとり、同様に
してＯＲゲート９０及びＡＮＤゲート９２を介してビジ
ィ受信信号ＢＳＹＲ０をオンし、他のモジュールからの
リザーブ信号でビジィとなっていることを知ることがで
きる。

【００３２】尚、図５は通信モジュール１０−１を第１
モジュールとし、第５モジュールとしての通信モジュー
ル１０−５にパケットを伝送する場合を例にとるもので
あったが、他のモジュール間でのパケット伝送について
も各モジュールに対応した同様の回路による要求応答の
判別、モジュール選択、リザーブラッチ、更にはモジュ
ールモニタが行われる。

【００３３】次に図４（ｃ）に示したテストパケットを
用いたバスアービタ１４の障害検出処理を説明する。図
２の通信モジュール１０−１，１０−２にあっては、一
定時間毎に他の通信モジュールとの間でテストパケット
を順次送受信する。このテストパケットの送受信により
モジュール相互間でのパケット伝送に対しバスアービタ
１４が正常に動作しているかどうかをテストすることが
できる。

【００３４】このようなテストパケットの送受信により
一定時間内にテストパケットが到達しない場合には、シ
ステム全体を診断モードに設定し、予め定めた順序に従
って図４（ｅ）に示した診断パケットを送出する。この
診断パケットの送出は相手先のみならず、同時に送信元
の通信モジュールでもモニタしており、送信側での障害
の判定を行う。

【００３５】次に送信元となった通信モジュールは診断
パケットに対する相手先からの診断応答パケットを他の
全ての通信モジュールより受け取ることにより、他のモ
ジュール間でのアービトレーションと送受信機能の確認
を行う。このような診断処理によりアービトレーション
及びまたは送受信機能が確認できなかったモジュール間
の通信は、異常を検出したモジュールにおいて、以後、
使用しないように、論理的な切断処理により閉塞する。

【００３６】診断処理で閉塞した通信パスはリセット信
号線４４によるシステムのリセット時、即ち電源投入
時、またはオペレータによる操作時まで保持される。一
旦、リセットが行われると立ち上がり時に診断モードと
なり、診断パケットによるアービトレーション及び送受
信機能の確認が行われる。またリセット信号線４４によ
る通信モジュールに対するリセットの際、実装されてい
ない通信モジュールについては、障害時と同じ扱いによ
り通信パスが閉塞される。

【００３７】更に、動作中に実装されていないモジュー
ル部分に新規に通信モジュールを追加した場合には、新
たに実装した通信モジュールからの一定時間毎のテスト
パケットの送受信によりモジュールをシステムに組み込
むようになる。尚、図５のモジュールモニタ回路５６に
あっては、相手先の通信モジュールが他の通信モジュー
ルからのリザーブ信号により既にリザーブラッチされて
マルチプレクサを固定しているときにリザーブ要求を行
うと、その都度、モジュールモニタ回路５６よりバッフ
ァビジィ受信信号ＢＳＹＲを返してくることから、リザ
ーブ中の通信モジュールにおいては、このバッファビジ
ィ受信信号ＢＳＹＲを相手先通信モジュールのバッファ
レディ信号として扱うことでパケット送出のタイミング
判定に用いるようにしてもよい。

【００３８】また、上記の実施例は５台の通信モジュー
ルを例にとるものであったが、モジュールの数は必要に
応じて適宜に定めることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、複数の通信モジュール毎にシリアル転送を行う送信
回線を専用回線として割り当て、受信時にはマルチプレ
クサによる相手側を選択することでモジュール総数の２
倍の信号線があればシリアル転送バスの能力最大までを
各通信モジュールで使用することができ、転送バスの物
理量及びクロック周波数を同じとしたパラレル転送バス
に比べ大幅に転送能力を向上することができ、システム
性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の実施例構成図

【図３】図２のアービタインタフェースの信号説明図

【図４】図２のシリアル転送で使用するパケットフォー
マットの説明図

【図５】図２のバスアービタの実施例を第１モジュール
から第５モジュールへ送信要求を行った場合を例にとっ
て示した実施例構成図

【符号の説明】

１０，１０−１，１０−２：通信モジュール １２：シリアルバス １４：バスアービタ（シリアルバス制御部） １６−１，１６−２：アービタインタフェース １８−１，１８−２：マルチプレクサ ２０：ＭＰＵ ２２：システムストレージ（ＣＳ） ２４：データバッファ ２６：インタフェース制御部 ２８：バス制御部 ３０，４０：パケットバッファ ３２：並直変換部 ３４：送信器 ３６：受信器 ３８：直並変換部 ４４：リセット信号線 ４６：第１モジュール要求応答部 ４８：第５モジュール選択部 ５０：要求判別回路 ５２：リザーブ要求判別回路 ５４：モジュール許可応答回路 ５６：モジュールモニタ回路 ６０：高位ラウンドロビン回路（高位優先制御回路） ６２：低位ラウンドロビン回路（低位優先制御回路） ６４：リザーブラッチ回路 ６６，７４，７８，８８，９２，９８：ＡＮＤゲート ７０，７２，７６，８０，９０，９３：ＯＲゲート ８２：ラッチ回路（ＲＳ−ＦＦ） ８４，９６：インバータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パケット通信を行う通信モジュール（１
   ０）と、 該通信モジュール（１０）の数だけのシリアル回線を備
   えたシリアルバス（１２）と、 各通信モジュール（１０）毎に設けられ、前記シリアル
   バス（１２）の中の自己に割当られた送信用のシリアル
   回線を除く他のシリアルのいずれか１つを受信回線とし
   て前記通信モジュールに選択接続するマルチプレクサ
   （１８）と、 前記通信モジュール（１０）からの送信要求を受けた際
   に、送信要求との競合を調整した後に送信元と送信先の
   モジュール間の通信回線を形成するように送信元及び送
   信先に設けた各マルチプレクサ（１８）を選択制御する
   シリアルバス制御部（１４）と、を備えたことを特徴と
   するデータ転送装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のデータ転送装置に於いて、
   前記シリアルバス制御部（１４）は、任意の通信モジュ
   ールから同時に他の全ての通信モジュールを送信先とす
   る修飾信号を付加した送信要求信号を受けた場合には、
   送信元を除く全ての通信モジュールのマルチプレクサを
   駆動して送信元に割当てられたシリアル回線を他の全て
   の通信モジュールの受信側に接続することを特徴とする
   データ転送装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のデータ転送装置に於いて、
   各通信モジュールは特定の通信モジュールとのみ通信を
   行いたい場合は送信要求信号と共にリザーブ信号を発行
   し、前記シリアルバス制御部（１４）は通信要求と同時
   にリザーブ要求を受けた場合は、該リザーブ信号が解除
   されるまで送信先モジュールのマルチプレクサの切換状
   態を固定してシリアル回線を占有させることを特徴とす
   るデータ転送装置。